عزم الدوران هو قوة تمارس على جسم ؛ تميل هذه القوة إلى إحداث تغيير في سرعة دوران الجسم. تتوقف السيارة على عزم الدوران. تمارس وسادات الفرامل قوة احتكاكية على العجلات ، مما ينتج عنه عزم دوران على المحور الرئيسي. تعيق هذه القوة اتجاه الدوران الحالي للمحور ، وبالتالي توقف حركة السيارة إلى الأمام.
ارسم مخططًا للجسم الحر. يعزل مخطط الجسم الحر كائنًا واحدًا ويستبدل جميع الكائنات الخارجية بقوى متجهة أو إلتوائية. يسمح لك هذا بجمع القوى وتحديد صافي القوة وعزم الدوران المؤثرين على جسم ما.
أظهر كل القوى المؤثرة على السيارة عندما يبدأ السائق في الفرامل هناك قوة الجاذبية الهابطة ، وهناك أيضًا القوة الصاعدة التي يمارسها الطريق. هاتان القوتان متساويتان ومتعاكستان ، لذا تلغي كل منهما الأخرى. القوة المتبقية هي قوة الاحتكاك التي يمارسها الطريق ، والتي تعمل أفقيًا في الاتجاه المعاكس لحركة السيارة. على سبيل المثال ، افترض أنك تقوم بتحليل سيارة جيب بسعة 2000 كيلوغرام بدأت للتو في الكبح. سيظهر الرسم التخطيطي قوتين رأسيتين متساويتين ومتعاكستين مقدارهما 19620 نيوتن ، وهما مجموعهما صفر ، وبعض القوة الأفقية غير المحددة.
أوجد القوة الأفقية للطريق باستخدام قانون نيوتن الثاني - القوة المؤثرة على جسم تساوي كتلته مضروبة في تسارعه. من المفترض أنك تعرف أو يمكنك الحصول على وزن السيارة من مواصفات الشركة المصنعة ، لكنك ستحتاج إلى حساب معدل التباطؤ. تتمثل إحدى أبسط الطرق للقيام بذلك في افتراض متوسط معدل التباطؤ من وقت استخدام الفرامل لأول مرة إلى نقطة الإطلاق. ثم يكون التباطؤ هو التغيير الكلي في السرعة مقسومًا على الوقت المنقضي أثناء عملية الكبح. إذا انتقلت السيارة الجيب من سرعة 20 مترًا في الثانية إلى 0 مترًا في الثانية في 5 ثوانٍ ، فسيكون متوسط تباطؤها 4 أمتار في الثانية في الثانية. القوة المطلوبة للتسبب في هذا التباطؤ تساوي 2000 كجم * 4 م / ث / ث ، أي ما يعادل 8000 نيوتن.
احسب عزم الدوران الذي تسببه قوة الطريق حول المحور. لأن العزم يساوي القوة مضروبة في المسافة من نقطة الدوران ، فإن العزم يساوي قوة الطريق مضروبة في نصف قطر العجلة. إن قوة الطريق هي رد الفعل الالتوائي المتساوي والمعاكس الذي تسببه الفرامل ، وبالتالي فإن عزم الكبح يكون مساويًا في الحجم ومعاكسًا في الاتجاه لعزم الدوران الناتج عن الطريق. إذا كان نصف قطر عجلة سيارة الجيب 0.25 متر ، فإن عزم الكبح يساوي 8000 نيوتن * 0.25 متر ، أو 2000 نيوتن متر.
مراجع
- "الحركية وديناميكيات الآلات" ؛ تشارلز إي. ويلسون وج. بيتر سادلر 2003
نصائح
- قد يتم الخلط بينك وبين حقيقة أن هناك عدة عجلات ، وسوف توزع السيارة قدرًا معينًا من الوزن على كل واحدة. ومع ذلك ، لا يزال العزم الكلي يعتمد فقط على مقدار القوة الأفقية المطلوبة لإيقاف السيارة. إذا كانت هناك وسادات فرامل أمامية وخلفية وترغب في معرفة عزم الدوران الذي تمارسه كل مجموعة ، فيمكنك تقدير أن كل مجموعة تساهم بنصف إجمالي عزم الدوران.
عن المؤلف
مقرها في مدينة كليفلاند ، منطقة أوهايو ، تكتب براد بينتينج عن الصحة والتكنولوجيا والموضوعات البيئية. تشمل خبرته كتابة المواد التدريبية وخطط الإدارة والعديد من المقالات المستقلة. حصل الرسم على بكالوريوس العلوم في الهندسة الميكانيكية من جامعة أوهايو ويتخصص في تصميم المباني الخضراء.